Основные классы неорганических соединений и номенклатура. Теория и практика. Учебно-методическое пособие

алюминия? При ответе составьте молекулярные и полные ионно-моле- кулярные уравнения реакций. Сущность реакций покажите сокращенными ионно-молекулярными уравнениями. При необходимости используйте таблицу растворимости некоторых неорганических веществ в воде (см. табл. 3.1).

Решение. Взаимодействие амфотерного гидроксида алюминия возможно: а) с соляной кислотой; б) с раствором гидроксида натрия; в) с азотной кислотой.

а) Молекулярное уравнение взаимодействия гидроксида алюминия с соляной кислотой:

Al(OH)3(к) + 3HCl(р) = AlCl3(р) + 3H2O(ж);

– полное ионно-молекулярное уравнение реакции:

Al(OH)3(к) + 3H++ 3Cl–= Al3++ 3Cl–+ 3H2O(ж);

– сокращенное ионно-молекулярное уравнение реакции:

Al(OH)3(к) + 3H+= Al3++ 3H2O(ж).

б) Молекулярное уравнение реакции взаимодействия гидроксида алюминия с раствором гидроксида натрия:

Al(OH)3(к) + NaOH(р) = Na[Al(OH)4](р);

–полное ионно-молекулярное уравнение реакции:

Al(OH)3(к) + Na+ + OH–= Na+ + [Al(OH)4]–(р);

–сокращенное ионно-молекулярное уравнение отражает сущ-

ность реакции – образование малодиссоциированного комплекса

[Al(OH)4]–:

Al(OH)3(к) + OH–= [Al(OH)4]–(р).

в) Молекулярное уравнение взаимодействия гидроксида алюминия с азотной кислотой:

Al(OH)3(к) + 3HNO3(р) = Al(NO3)3(р) + 3H2O(ж);

–полное ионно-молекулярное уравнение реакции:

Al(OH)3(к) + 3H+ + 3NO–3= Al3+ + 3NO–3 + 3H2O(ж);

–сокращенное ионно-молекулярное уравнение реакции:

Al(OH)3(к) + 3H+= Al3+ + 3H2O(ж).

41

Пример 9. С какими из следующих веществ: BaSO4, HCl, FeO, CO2, Al(OH)3, NaOH, Na3PO4 возможно взаимодействие сульфата меди (II)? При ответе составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций. Сущность реакций покажите сокращенными ионно-молекулярными уравнениями. При необходимости используйте таблицу растворимости некоторых неорганических веществ в воде

(табл. 3.1 на с. 40).

Решение. Взаимодействие раствора сульфата меди (II) возможно: а) с раствором гидроксида натрия; б) с раствором фосфата натрия.

а) Молекулярное уравнение взаимодействия сульфата меди (II) с раствором гидроксида натрия:

CuSO4(р) + 2NaOH(р) = Na2SO4(р) + Cu(OH)2(к);

– полное ионно-молекулярное уравнение реакции:

Сu2+ + SO24–+ 2Na++ 2OH–= 2Na++ SO24–+ Cu(OH)2(к);

– сокращенное ионно-молекулярное уравнение реакции:

Сu2+ + 2OH–= Cu(OH)2(к).

б) Молекулярное уравнение реакции взаимодействия сульфата меди (II) с раствором фосфата натрия:

3CuSO4(р) + 2Na3PO4(р) = 3Na2SO4(р) + Cu3(PO4)2(к);

– полное ионно-молекулярное уравнение реакции:

3Сu2++ 3SO24– + 6Na++ 2PO34–= 6Na++ 3SO24–+ Cu3(PO4)2(к);

– сокращенное ионно-молекулярное уравнение реакции:

3Сu2++ 2PO34– = Cu3(PO4)2(к).

42

4 . В О П Р О С Ы И З А Д А Н И Я Д Л Я С А М О С Т О Я Т Е Л Ь Н О Й Р А Б О Т Ы

1.Составьте формулы оксидов марганца и дайте им названия, если степени окисления марганца: +2, +3, +4, +6, +7.

2.Составьте формулы оксидов азота и дайте им названия, если степени окисления азота: +2, +4, +5.

3.Атомы каких элементов образуют основные оксиды, а каких – кислотные оксиды? Приведите уравнения реакций, подтверждающих основные свойства оксида бария, кислотные свойства оксида фосфора (V).

4.Составьте формулы гидроксидов кобальта и дайте им названия, если степени окисления кобальта: +2, +3.

5.Составьте формулы гидроксидов (оснований и кислот), соответствующих оксиду натрия, оксиду кальция, оксиду хрома (VI), оксиду азота (V), и приведите их названия.

6.С какими из приведенных веществ: Li2O, SO3, CaO, H2SO4, LiOH, CuO, ZnO, NaCl, Al2(SO4)3, N2O5 возможно взаимодействие раствора гидроксида натрия? При ответе составьте молекулярные и полные ионно-молекулярные уравнения реакций. Сущность реакций покажите сокращенными ионно-молекулярными уравнениями. При необходимости используйте таблицу растворимости некоторых неорганических веществ в воде (см. табл. 3.1).

7.Приведите формулы и традиционные названия известных Вам кислот азота и их кислотных остатков.

8.Приведите формулы и традиционные названия известных Вам кислот хлора и их кислотных остатков.

9.В каком случае название кислотного остатка оканчивается на -ид, -ат и на -ит. Ответ продемонстрируйте на примерах кислот серы и их кислотных остатков.

10.Возможно ли получить метакремниевую кислоту, используя раствор силиката натрия и углекислый газ? Подтвердите ответ соответствующими уравнениями реакций. Предложите способ получения углекислого газа в лаборатории.

11.С какими из приведенных веществ: Cu(OH)2, KNO3, Al2O3, SO3, AgNO3, NO, NO2, H2SO4 возможно взаимодействие хлороводородной кислоты? При ответе составьте молекулярные и полные

43

ионно-молекулярные уравнения реакций. Сущность реакций покажите сокращенными ионно-молекулярными уравнениями. При необходимости используйте таблицу растворимости некоторых неорганических веществ в воде (см. табл. 3.1).

12.Какие газообразные вещества образуются при действии хлороводородной кислоты на карбонат кальция, на цинк? Ответ подтвердите уравнениями реакций.

13.Приведите уравнения реакций получения основных солей при взаимодействии гидроксида алюминия и азотной кислоты. Как называются эти соли?

14.Приведите уравнения реакций получения кислых солей при взаимодействии фосфорной кислоты и гидроксида натрия. Как называются эти соли?

15.Приведите уравнения реакций получения сульфата бария, хлорида свинца (II), карбоната кальция, фосфата хрома (III). Покажите сущность этих реакций записью сокращенных ионно-моле- кулярных уравнений.

16.Разделите на основные классы неорганических соединений сле-

дующие вещества: Mn(OH)2, MnO, H3AsO4, Al(OH)Cl2, KH2PO4,

CuOH. Приведите названия этих соединений.

17. Составьте уравнения диссоциации Ba(OH)Cl, Fe(OH)2NO3, Na3PO4, Na2HPO4, NaH2PO4 и назовите эти соли.

18.Составьте уравнения электролитической диссоциации следую-

щих соединений: HClO4, Fe2(SO4)3, K2S, Ba(OH)2, NaOH, HCl.

Назовите каждое из приведенных соединений.

19.Составьте молекулярные и полные ионно-молекулярные уравнения реакций между растворами: а) гидроксида калия и серной кислоты; б) нитрата серебра и бромида натрия; в) сульфата никеля и нитрата бария. Покажите сущность этих реакций записью сокращенных ионно-молекулярных уравнений. Растворимость некоторых неорганических веществ в воде приведена в табл. 3.1.

20.Составьте молекулярные и полные ионно-молекулярные уравнения реакций между: а) раствором силиката натрия и хлороводородной кислотой; б) сульфидом цинка и серной кислотой; в) раствором карбоната натрия и нитратом бария; г) кристаллами карбоната натрия и хлороводородной кислотой; д) раствором нитрата серебра (I) и цинком. Покажите сущность реакций сокращен-

44

ными ионно-молекулярными уравнениями реакций. Растворимость некоторых неорганических веществ в воде приведена

в табл. 3.1.

21.Напишите уравнения реакций, на основании которых можно осуществить следующие превращения:

CaCO3 → CO2 → CaCO3 → Ca(HCO3)2 → CaCO3.

22.Напишите уравнения реакций, на основании которых можно осуществить следующие превращения:

Al → Al2O3 → AlCl3 → Al(OH)3 → Na[Al(OH)4].

23.Предложите реакции с использованием оксида фосфора (V) для осуществления следующих превращений:

оксид → кислота → кислая соль → средняя соль.

24.Предложите реакции с использованием оксида цинка для осуществления следующих превращений:

оксид → средняя соль → основание → основная соль → средняя соль.

25.Напишите уравнения реакций, на основании которых можно осуществить следующие превращения:

FeCl2 → Fe(OH)2 → FeSO4 → Fe → FeCl2.

26.Напишите уравнения реакций, на основании которых можно осуществить следующие превращения:

P → P4O10 → H3PO4 → Na3PO4 → Ca3(PO4)2.

27.Напишите уравнения реакций, на основании которых можно осуществить следующие превращения:

N2 → NH3 → (NH4)2SO4 → NH4Cl → NH3 → NH4NO3.

28.Напишите уравнения реакций, на основании которых можно осуществить следующие превращения:

олово → хлорид олова (II) → гидроксохлорид олова (II) → гидроксид олова (II) → нитрат олова (II).

29.Напишите уравнения реакций, на основании которых можно осуществить следующие превращения:

Cu → CuO → CuCl2 → Cu(OH)2 → CuSO4.

30.Напишите уравнения реакций, на основании которых можно осуществить следующие превращения:

Al → Al2S3 → H2S → S → H2SO4 → SO2.

45

5 . Л а б о р а т о р н а я р а б о т а

ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИДОВ, КИСЛОТ, ОСНОВАНИЙ И СОЛЕЙ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

Цель работы: изучение некоторых способов получения оксидов, кислот, оснований и солей в лабораторных условиях, а также проведение реакций, подтверждающих химические свойства веществ.

Оборудование и реактивы: газовая горелка, штатив, держатель, газоотводные трубки, пробирки, химические стаканы, пипетки, стеклянные палочки, растворы кислот, оснований, солей, индикаторы.

Опыт 1. Получение основного оксида и его взаимодействие

с водой.

На дно пробирки с газоотводной трубкой насыпьте карбонат кальция CaCO3. Укрепите пробирку в штативе и прокалите в пламени горелки. Газообразный продукт отведите в стакан с водой и сохраните для следующего опыта. Охладите пробирку и ее содержимое растворите в воде. Проверьте среду полученного раствора в пробирке индикатором – фенолфталеином.

На основании проделанного опыта:

1)Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения ре-

акций.

2)Сделайте вывод о том, какими свойствами – кислотными или основными – обладает полученный оксид кальция CaO.

Опыт 2. Получение кислотного оксида и его взаимодействие

сводой.

Встакан с растворенным в воде газообразным продуктом, полу-

ченным при разложении карбоната кальция CaCO3 в предыдущем опыте 1, внесите несколько капель индикатора – лакмуса и установите среду раствора.

На основании проделанного опыта подтвердите уравнением реакции химические (кислотные или основные) свойства полученного оксида углерода (IV) CO2.

46

Опыт 3. Получение метакремниевой кислоты в виде геля.

Пипеткой заполните пробирку на 1/4 объема раствором силиката натрия Na2SiO3 (растворимого стекла). Затем, перемешивая стеклянной палочкой, прилейте раствор соляной кислоты HCl. Пробирку с содержимым поставьте в штатив и наблюдайте образование студенистого осадка.

На основании проделанного опыта:

1)Составьте молекулярное, полное и сокращенное ионно-молеку- лярные уравнения реакции.

Примечание. Формула метакремниевой кислоты Н2SiO3 условная.

Вдействительности состав кремниевых кислот сложный и выражается общей формулой SiO2 · xН2О.

2)Объясните результат опыта.

Опыт 4. Получение и термическое разложение гидроксида

меди (II).

Пипеткой заполните пробирку на 1/4 объема раствором соли меди (II), например CuSO4, и прилейте раствор щелочи до образования густого осадка гидроксида меди (II). Отметьте цвет осадка Cu(OH)2. Поместив пробирку в держатель, осторожно нагрейте содержимое. Наблюдайте за изменением цвета осадка.

На основании проделанного опыта:

1)Составьте молекулярные, полное и сокращенное ионно-молеку- лярные уравнения реакций.

2)Сделайте вывод о разложении Cu(OH)2.

Опыт 5. Получение амфотерных оснований и их кислотно-ос-

новные свойства.

Пипеткой заполните пробирку на 1/4 объема раствором соли алюминия (например, AlCl3, Al2(SO4)3 или Al(NO3)3). Другой пипеткой

к раствору соли прилейте водный раствор аммиака (NH3·H2O) до образования осадка. Полученный осадок разделите на две пробирки. В одну из них при взбалтывании прибавьте разбавленный раствор соляной кислоты HCl до полного растворения осадка, во вторую – концентрированный раствор щелочи, также до полного растворения осадка. Отметьте наличие или отсутствие окраски у соединений алюминия.

47

На основании проделанного опыта:

1)Составьте молекулярные, полные и сокращенные ионно-моле- кулярные уравнения реакций.

2)Cделайте вывод о кислотно-основных свойствах гидроксида алюминия Al(OH)3.

Повторите предыдущий опыт, использовав соль хрома (III), например CrCl3, Cr2(SO4)3 или Cr(NO3)3. Прилейте в раствор соли раз-

бавленный раствор щелочи (NaOH или KOH) до образования осадка. Полученный осадок разделите на две пробирки. В одну из них при взбалтывании прибавьте разбавленный раствор соляной кислоты HCl до полного растворения осадка, во вторую – концентрированный раствор щелочи, также до полного растворения осадка. Отметьте окраску используемого для опыта раствора соли и продуктов реакций.

На основании проделанного опыта:

1)Составьте молекулярные, полные и сокращенные ионно-моле- кулярные уравнения реакций.

2)Cделайте вывод о кислотно-основных свойствах гидроксида хрома (III) Cr(OH)3.

Опыт 6. Получение солей реакцией обмена.

Возьмите две пробирки. Одну из них на 1/4 объема пипеткой наполните раствором хлорида натрия NaCl, другую – раствором иодида калия KI. В обе пробирки чистой пипеткой прилейте раствор нитрата свинца (II) Pb(NO3)2 до образования осадков. Отметьте цвет осадков.

На основании проделанного опыта cоставьте молекулярные, полные и сокращенные ионно-молекулярные уравнения реакций.

Опыт 7. Получение средней соли и перевод ее в кислую соль.

Пипеткой наполните одну треть пробирки известковой водой (раствором гидроксида кальция Ca(OH)2). Конец отводной трубки аппарата

Киппа опустите в раствор и пропустите через него углекислый газ CO2, полученный в аппарате. Наблюдайте за появлением осадка в пробирке. После появления нерастворимой соли продолжайте пропускать углекислый газ через раствор до образования растворимой соли. Признаком этого будет осветление раствора.

На основании проделанного опыта:

1)Составьте молекулярные, полные и сокращенные ионно-моле- кулярные уравнения реакций, интерпретирующие наблюдаемое.

2)Приведите названия продуктов реакций и сделайте вывод о различии в растворимости средних и кислых солей.

48

6 . И Н Д И В И Д У А Л Ь Н Ы Е З А Д А Н И Я П О О С Н О В Н Ы М К Л А С С А М Н Е О Р Г А Н И Ч Е С К И Х С О Е Д И Н Е Н И Й

И И Х Н О М Е Н К Л А Т У Р Е

Задание 1

1. Определите степени окисления и укажите их над каждым элементом в соединениях: KMnO4, HClO, Na2SO3, Fe2O3, Al2(SO4)3,

NH4NO3.

2.Какую высшую степень окисления проявляют: а) углерод, б) сера? Приведите формулы и названия известных Вам кислот, содержащих: а) углерод, б) серу.

3.Напишите формулы сульфида алюминия, оксида фосфора (V), нитрата калия, сульфида железа (II), хлорида железа (III), хлорной кислоты.

4.Определите кислотные оксиды среди перечисленных соедине-

ний: Na2O, Al2O3, SO2, MgO, N2O5, SiO2, FeCl3. Приведите их названия. Проиллюстрируйте кислотные свойства этих оксидов соответствующими уравнениями.

5.Составьте уравнения электролитической диссоциации: H3PO4, HNO3, H2SO4, Na2S, AlCl3, Al(OH)Cl2, NaClO4. Назовите каждое соеди-

нение.

6.Составьте в молекулярной и ионно-молекулярной форме урав-

нения реакций ионного обмена для получения солей: а) Al(OH)Cl2; б) NaHCO3. Приведите их названия и укажите, к какому типу солей они относятся.

7.Составьте уравнения реакций в молекулярной и ионно-молеку- лярной форме между: а) оксидом углерода (IV) и раствором гидроксида бария; б) растворами силиката натрия и хлороводородной кислоты; в) гидроксидом цинка и азотной кислотой.

8.Составьте уравнения следующих превращений:

Cu →Cu(NO3)2 → Cu(OH)2 → CuO → Cu.

Для окислительно-восстановительных реакций составьте электронный баланс, укажите окислитель, восстановитель, процесс восстановления, процесс окисления.

9. Массовая доля фосфора в хлориде фосфора составляет 22,5 %. Определите формулу хлорида фосфора.

49

10.К раствору, содержащему нитрат алюминия массой 63,9 г, прилили раствор, содержащий гидроксид натрия массой 20 г. Осадок прокалили. Определите массу осадка после прокаливания.

11.15 г смеси медных и магниевых опилок обработали избытком соляной кислоты. В результате реакции выделился водород объемом 500 мл (н.у.). Определите массовую долю меди в смеси.

Задание 2

1. Определите степени окисления и укажите их над каждым элементом в соединениях: K2MnO4, HClO2, K2S, Cu(OH)2, K2Cr2O7,

Cr(NO3)2.

2.Какую высшую степень окисления может проявлять фосфор? Приведите формулы и названия известных Вам кислот, содержащих фосфор.

3.Напишите формулы гидроксида алюминия, оксида фосфора (III), нитрата цинка, сульфида натрия, хлорида хрома (III), йодоводородной кислоты.

4.Определите основные оксиды среди перечисленных соедине-

ний: CaO, SO3, SO2, MgO, ZnO, NaCl, HClO. Приведите их названия. Со-

ставьте уравнения реакций получения этих оксидов. На примере одного из основных оксидов составьте уравнения реакций, иллюстрирующих характерные свойства соединений этого класса.

5.Составьте уравнения электролитической диссоциации: NaF,

Fe2(SO4)3, H2S, Na2SO4, H2SO4, Mg(OH)2, Cr(OH)(NO3)2. Для соедине-

ний, диссоциирующих ступенчато, приведите уравнения всех ступеней ионизации. Назовите каждое соединение.

6. Составьте в молекулярной и ионно-молекулярной форме уравнения реакций ионного обмена для получения солей: а) Cr(OH)(NO3)2;

б) KHS. Приведите их названия и укажите, к какому типу солей они относятся.

7.Составьте уравнения реакций в молекулярной и ионно-молеку- лярной форме между: а) оксидом кальция и хлороводородной кислотой; б) растворами йодида калия и нитрата свинца (II); в) растворами нитрата бария и серной кислотой.

8.Составьте уравнения следующих превращений:

NH3 → NO → NO2 → HNO3 → Cu(NO)3.

Для окислительно-восстановительных реакций составьте электронный баланс, укажите окислитель, восстановитель, процесс восстановления, процесс окисления.

50